DE749437C

DE749437C - Method and device for measuring the curvature of drawn curves

Info

Publication number: DE749437C
Application number: DEA91065D
Authority: DE
Original assignee: Aerodynamische Versuchsanstalt Göttingen e. V., Göttingen
Priority date: 1940-03-15
Filing date: 1940-03-15
Publication date: 1944-11-24

Abstract

Elasto-optischer Krümmungsmesser. Eine verspiegelte Blattfeder wird durch Lenker einer vorgegebenen Kurve entsprechend eingestellt und deren Krümmungsradius durch Reflexion eines durch einen Spalt fallenden Lichtstrahles bestimmt. Große Meßgenauigkeit bei schwachen Krümmungen.Elasto-optical curvature meter. A mirrored leaf spring is adjusted according to a given curve by means of a handlebar and its radius of curvature is determined by reflecting a light beam falling through a gap. Great measurement accuracy with weak curvatures.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Krümmung von gezeichneten Kurven Zur Bestimmung der Krümmung einer graphisch vorgegebenen Kurve sind Kurvenlineale mit konstanter oder gesetzmäßig sich ändernder Krümmung bekannt, die so an die Kurve angelegt werden, daß sie in einem möglichst großen Bereich mit der Kurve überein stimmen, worauf der Krümmungsradius für den jeweiligen Bereich der Übereinstimmung am Lineal abgelesen werden kann. Dieses Verfahren hat jedoch nur geringe Genauigkeit. Meist bestimmt man die Kurve in der Weise, daß man die Kurve, gegebenenfalls unter Venvendung von Differenzierapparaten, zweimal differenziert (val. H o r t - T h o m a, »Die Differentialgleichungen der Technik und Physik, 3. Aufl., Leipzig I939, S. 62 ff.), ein Verfahren, das viel Zeit erfordert und dessen Genauigkeit wesentlich von der graphischen Darstellung der ersten Ableitung, die notwendig gemacht werden muß, abhängt.Method and device for measuring the curvature of drawn Curves Curve rulers are used to determine the curvature of a graphically specified curve known with constant or lawfully changing curvature, which so adapts to the curve be applied so that they match the curve in as large a range as possible agree, whereupon the radius of curvature for the respective area of conformity can be read on the ruler. However, this method has poor accuracy. The curve is usually determined in such a way that the curve is underneath, if necessary Use of differentiators, differentiated twice (val. H o r t - T h o m a, »The differential equations of technology and physics, 3rd edition, Leipzig I939, P. 62 ff.), A process that takes a lot of time and its accuracy is essential from the graph of the first derivative that will be made necessary must, depends.

Die Erfindung betrifft nun ein demgegeniiber neuartiges Verfahren, nach dem die I(rümmung einer Kurve ohne großen Zeitaufwand mit guter Genauigkeit unmittelbar dadurch gemessen werden kann, daß erfindungsgemäß die vorgegebene Kurve zunächst mit der einen Kante eines verspiegelten elastischen Bandes zur Deckung gebracht und daß sodann die Krümmung des elastischen Bandes mit Hilfe einer bekannten optischen Einrichtung ausgemessen wird. Die Bestimmung des Isrümmungshalbmessers dieses Bandes geschieht in folgender bekannter Weise (vgl. z.B. Iiohlrausch, Lehrbuch der praktischen Physik, I4.Aufl., I923, S. 342 bis 344, Abschnitt II, und Journal of scientific Instruments, Bd. 5, 1928, Heft 7, 5. 209 bis 213). Bringt man vor einem Hohlspiegel einen leuchtenden Gegenstand an, beispielsweise einen leuchtenden Spalt, und fängt das durch Reflexion am Spiegel entstehende Bild auf, dann läßt sich der Krümmungsradius des Spiegels aus den Abständen zwischen Spalt und Spiegel und Spaltbild und Spiegel nach den aus der geometrischen Optik bekannten Beziehungen berechnen. Diese Beziehungen werden besonders einfach, wenn Spalt und Spaltbild auf einem Radiusvektor des Spiegels liegen. Fällt dann insbesondere das Spaltbild in die Ebene des Spaltes, dann ist der Abstand dieser Ebene vom Spiegel gleich seinem Krümmungsradius. The invention now relates to a novel method, after which the I (curvature of a curve without spending a lot of time with good accuracy can be measured directly by the fact that, according to the invention, the predetermined curve first with one edge of a mirrored elastic band to cover it brought and that then the curvature of the elastic band with the help of a known optical device is measured. The determination of the radius of curvature this tape happens in the following well-known way (see e.g. Iiohlrausch, textbook of practical physics, 4th ed., 1923, pp. 342 to 344, Section II, and Journal of scientific Instruments, Vol. 5, 1928, Issue 7, pp. 209 to 213). One brings up a concave mirror to a luminous object, for example a luminous one Gap, and catches the image created by reflection on the mirror, then leaves the radius of curvature of the mirror is derived from the distances between the gap and the mirror and slit image and mirror according to the relationships known from geometric optics to calculate. These relationships become particularly simple when split and split image lie on a radius vector of the mirror. If so, the slit image in particular falls in the plane of the gap, then the distance of this plane from the mirror is equal to his Radius of curvature.

Für schwache Krümmungen, bei denen der dem Krümmungshalbmesser gleiche Abstand von Band und Spalt zu groß werden würde, kann zwischen beide auf die Dreikantschiene noch eine Zylinderlinse passender Brennweite aufgesetzt werden, die jenen Abstand auf ein handliches Maß verkürzt. Durch eine solche Zylinderlinse wird im übrigen auch die Messung von gegen den Spalt hin lionvexl Krümmungen ermöglicht. For weak curvatures, where the curve is the same as the radius of curvature If the gap between the tape and the gap would be too large, the triangular rail can be placed between the two a cylindrical lens of the appropriate focal length must be placed at that distance shortened to a manageable size. By such a cylinder lens is in the rest also enables the measurement of lionvexl curvatures towards the gap.

Dementsprechend besteht erfindungsgemäb die Anordnung zur Ausübung des neuen Verfahrens im wesentlichen aus einem in einem starren Gestell einstellbaren spiegelnden elastischen Bande, vor dem eine Lichtquelle, z. B. ein leuchtender Spalt, und eine Beobaciittings einrichtung für das von dem spiegelnden Band erzeugte Bild angeordnet sind. Diese Teile der Anordnung werden zweclimäßigerweise auf der Dreikantschiene einer optischen Bank gegeneinander verschiebbar angebracht. Accordingly, according to the invention, there is the arrangement for exercising of the new method essentially consists of an adjustable frame in a rigid frame reflective elastic band, in front of which a light source, e.g. B. a shining gap, and an observation device for the image produced by the reflective tape are arranged. These parts of the arrangement are placed on the triangular rail attached to an optical bench so that they can be moved relative to one another.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt. Die Abb. 1, 2 und 3 zeigen das Gestell mit dem Band und der Einstellvorrichtung in Vorder-, Seiten-und Gruiidansicht. Das Band F ist in dem starren Gestell 0 befestigt, das durch die Schlittenführung H und die Achse J mit dem stabilen Fuß AXr verbunden ist. Der Fuß K ist so ausgebildet, daß er auf die Dreikantschiene einer optischen Bank aufgesetzt werden kann. Die Schlittenführung H und die Achse J dienen dazu, das gekrümmte Band derart zu verschieben. daß sich der leuchtende Spalt in der Kurvennormalen des Punktes befindet, in dem die Krümmung gemessen werden soll. An dem Gestell G sind zwei Stützen N vorgesehen, an denen die Lenker L zum Halten und Führen des Bandes F angeordnet sind. Hierdurch ist ein Verkanten des Bandes unniöglich gemacht. Bei der Einstelleinrichtung E werden Bolzen D durch Schrauben O in entsprechenden Passungen bewegt. Auf den Bolzen sind jeweils zwei dünne, mit kugeligem Kopf versehene Stifte T, und zwar je einer vor und hinter dem Bande, in der Weise befestigt, daß die Kugelig genau in Höhe der Bandmitte stehen. The subject of the invention is shown schematically in the drawing. Figs. 1, 2 and 3 show the frame with the belt and the adjustment device in front, side and bottom view. The band F is fastened in the rigid frame 0, which is connected to the stable foot AXr by the slide guide H and the axis J is. The foot K is designed so that it is on the triangular rail of an optical Bench can be put on. The slide guide H and the axis J serve to to move the curved band in such a way. that the luminous gap is in the normal to the curve of the point where the curvature is to be measured. On the frame G two supports N are provided on which the handlebars L to hold and guide the Band F are arranged. This makes it impossible for the tape to tilt. In the case of the adjustment device E, bolts D are screwed into corresponding screws O Moves fits. There are two thin spherical heads on each of the bolts Pins T, one in front of and one behind the band, attached in such a way that the spherical are exactly at the height of the middle of the tape.

Die Einstellung des Bandes auf eine gegebene Kurve erfolgt mittels der Schrauben O in der Weise, daß ein Diapositiv der Kurve auf das Band aufgelegt wird und seine Oberkante durch Betätigen der Einstelivorrichtung mit der Kurve zur Übereinstimmung gebradit wird.The band is adjusted to a given curve by means of the screws O in such a way that a slide of the curve is placed on the tape becomes and its upper edge by actuating the adjustment device with the curve to Compliance is broadcast.

Die Gesamtanordnung des Erfindungsgegenstandes ist in den Abb. 4 und 5 beispielsweise für größere Radien in Seitenansicht und Aufsicht schematisch dargestellt. The overall arrangement of the subject of the invention is shown in Fig. 4 and FIG. 5 schematically, for example, for larger radii in side view and top view shown.

Von einem oder mehreren durch eine Lichtquelle Q beleuchteten Spalten S fallen Lichtstrahlen durch eine Zylinderlinse Z auf das gekrümmte Band F, von dem mittels der Blende B ein schmaler Bereich ausgeblendet ist. An dem Bande F werden die Strahlen reflektiert und ergeben nach nochmaligem Durchgang durch Z auf der WIattscheibe Al, die in der Ebene des Spaltes liegt, bei geeigneter Linsenstellung ein Bild des Spaltes, das über ein Umlenkprisma P mit einem Mikroskop A von etwa lo- bis lofacher Vergrößerung betrachtet wird. Z wird nun auf der Dreikantschiene so lange verschoben, bis das Bild auf der Mattscheibe die größte Schärfe hat. Dann berechnet sich der Krümmungsradius aus der Beziehung R = x -worin R der Krümmungsradius, x der Abstand zwischen Linse und Band, « der Abstand zwischen Linse und Mattscheibe und f die Brennweite der Linse Z sind. Dahei hat R positives Vorzeichen, wenn das Band, von der Lichtquelle gesehen, konkav durchgekrümmt ist wie in Abb. 4 und 5, negatives Vorzeichen entsprechend für konvexe Kri mung.From one or more columns illuminated by a light source Q S light rays fall through a cylindrical lens Z onto the curved band F, from by means of the aperture B, a narrow area is masked out. Be on the band F. the rays are reflected and result after passing through Z on the WIatt disk Al, which lies in the plane of the gap, with a suitable lens position an image of the slit, which is obtained through a deflecting prism P with a microscope A of about 10 to 10 times magnification is viewed. Z is now on the triangular rail Shifted until the picture on the screen has the greatest sharpness. then the radius of curvature is calculated from the relationship R = x - where R is the radius of curvature, x the distance between the lens and the tape, «the distance between the lens and the ground glass and f is the focal length of the lens Z. Dahei has R positive sign if that Band, seen from the light source, is concave as in Fig. 4 and 5, negative sign accordingly for convex curvature.

Die Meßgenauigkeit des lArümmungsmessers kann mit etwa 3°lo vom absoluten Wert der Krümmung angegeben werden.- Damit ist besonders für schwache Krümmungen eine Genauigkeit erzielt, die mit keinem hisher bekannten Verfahren erreichbar ist. The measurement accuracy of the curvature meter can be about 3 ° lo of the absolute Value of curvature to be given .-- This is especially for weak curvatures achieved an accuracy that cannot be achieved with any previously known method.

PATENTAXSPRÜCHE: I. Verfahren zur Messung der Krüm mung von gezeichneten Kurven, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Kurve zunächst mit der Kante eines verspiegehen elastischen Bandes zur Deckung gebracht und daß sodann die Krümmung des elastischen Bandes mit Hilfe einer bekannten optischen Anordnung ausgemessen wird. CLAIMS: I. Method for measuring the curvature of drawn Curves, characterized in that the predetermined curve initially with the edge a mirrored elastic band brought to cover and that then the curvature of the elastic band measured using a known optical arrangement will.

Claims

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized by means of a mirrored elastic band adjustable in a rigid frame (0), in front of a light source, e.g. B. a luminous gap, and a device for Observation of the light source image generated by the reflective tape is arranged are.

,. Device according to claim 2, characterized in that the mirrored elastic band is suspended by means of a handlebar (L).

4. Device according to one of claims 2 to 3, characterized in that that the devices for adjusting the belt are arranged only on one side so that the space in front of the mirror surface remains free for the optical measurement.

5. Apparatus according to claim 2, characterized in that the rigid Frame (G) displaceable in the longitudinal direction of the elastic band and around a parallel axis is rotatable for generating the lateral surface of the band.

To distinguish the subject of the application from the state of the art are The following publications were considered in the granting procedure: German Patents ..... Nos. 29,818, 259887, 380,528, 426,654; USA Patent Office ........ No. 1 o7g 953; I (ohlrausch, textbook of practical physics, 4th edition (1923), p.342ff .; Journal of scientific Instruments, Vol. 5 (1928), Issue 7, pp.2o9 to 213.